3.2.4.Четвертое поколение

Элементной базой ЭВМ четвертого поколения стали большие интегральные схемы (БИС) и сверх большие интегральные схемы (СБИС). В 70-х годах было налажено промышленное производство таких СБИС, у которых на поверхности кристалла кремния располагалось несколько десятков тысяч электронных компонентов. В результате резко сократились размеры машин, быстродействие возросло до 10⁸ оп./с, объем оперативной памяти стал измеряться в мегабайтах. Совершенствуется периферия ЭВМ, появляются дисковые ЗУ, объем памяти которых измеряется сотнями мегабайт.

Различные ЭВМ стали объединять в многомашинные комплексы и сети. Многомашинный комплекс, как правило, соединяет несколько малоудаленных ЭВМ. Такое объединение позволяет повысить надежность работы, организовать обмен между машинами как обрабатывающими программами, так и хранимой информацией. Сети ЭВМ - это, как правило, крупные системы, объединяющие различные вычислительные комплексы и отдельные машины. Каждый пользователь, обращаясь к сети ЭВМ, может получить доступ к данным, находящимся в других ЭВМ или комплексах, что позволяет хранить и использовать в работе такое количество информации, которое невозможно разместить водном месте. Связь между машинами в сетях может осуществляться через специальную кабельную связь, телефонную сеть и спутниковую связь.

Уже отмечалось, что БИС и СБИС позволили резко сократить размеры вычислительных машин. Появилась возможность создать ЦП в виде одной БИС или СБИС. Его назвали микропроцессором. БИС (или СБИС) удалось использовать и для создания миниатюрных устройств сопряжения с ПУ и т. д. Такие БИС (или СБИС), размещенные на одной или нескольких печатных платах, составляют сердце современного микрокомпьютера. Постоянное снижение стоимости ИС, а в результате - снижение цен на ЭВМ привели к резкому расширению числа пользователей современной вычислительной техники. Стали выпускать специальные проблемно-ориентированные ЭВМ, нацеленные на решение одного или нескольких конкретных типов задач. Специальные микропроцессоры управляют работой станков с числовым программным управлением; созданные на их основе бортовые ЭВМ управляют полетом самолетов и ракет и др. Микроэлектроника прочно вошла и в наш быт - привычными стали калькуляторы, электронные часы, стиральные машины с программным управлением, электронные игры и т. д.

Успехи микроэлектроники привели к созданию персональных ЭВМ (ПЭВМ). Персональной ЭВМ называют автономную микропроцессорную вычислительную систему. Персональные ЭВМ получили широкое распространение, и в настоящее время в мире их насчитывается около 100 млн.

Современные ПЭВМ по своим вычислительным мощностям эквивалентны большим универсальным ЭВМ 60-70-х годов. В основе ПЭВМ лежит собранный на кристалле кремния микропроцессор производительностью в несколько сотен тысяч операций в секунду. Основная память выполнена на микросхемах; ЗУ на МД расширяют основную память и позволяют организовать обмен программами, информацией с другими ПЭВМ. Как правило, данные, вводимые или полученные в результате работы, выводятся на экран дисплея, что дает возможность осуществлять визуальный контроль и упрощает общение пользователя с ПЭВМ. Если подключить специальное устройство модем (модулятор-демодулятор сигналов), то компьютер способен принимать и передавать данные на большие расстояния по телефонному каналу.

Объединение ПЭВМ в сеть позволяет использовать информацию, хранящуюся в различных системах, что особенно важно при организации учебных классов.

Массовое распространение ПЭВМ привело к созданию таких программных средств (операционные системы, пакеты прикладных программ и т. д.), которые позволили общаться с ЭВМ широкому кругу пользователей: инженерам, экономистам, учителям, домохозяйкам, детям и др. Появились ПЭВМ с сенсорным экраном. Обучение работе и общение с таким компьютером происходит в виде диалога: на экране дисплея высвечивается список предложений (меню), пользователь легким прикосновением к экрану отмечает нужную ему процедуру, и ЭВМ приступает к ее исполнению. Меню может предлагаться в виде текстовых предложений или в виде изображений. Например, операция уничтожения файла изображается мусорной корзиной, перевод компьютера в режим выполнения арифметических действий и вычисления элементарных функций изображается калькулятором и т. д. Для знакомства с инструкциями и описаниями команд предлагается большой набор подсказок, которые существенно облегчают общение с ЭВМ массовому неквалифицированному пользователю.

С другой стороны, именно возможность создавать СБИС самого разного назначения позволила сконструировать суперЭВМ. В нашем языке термин «суперЭВМ» новый, он отражает новые возможности в области конструирования вычислительных машин, вторые еще десять-пятнадцать лет назад казались фантастическими. СуперЭВМ - это вычислительные машины рекордной производительности Современные суперЭВМ работают со скоростью порядка 500 млн. оп./с над 64-разрядными словами; оперативная память этих машин измеряется сотнями и даже тысячами мегабайт. Такие ЭВМ стоят дорого, они предназначены для решения больших задач, связанных с изучением атомного ядра, моделированием климата на нашей планете, освоением космического пространства, проектированием сложных технических изделий и т. д.

В этот же период совершенствовалось и программное обеспечение. Интенсивно развивались автоматизированные информационно-поисковые системы, базы данных, стали говорить о базах знаний.

Уровень развития вычислительной техники в настоящее время стал определяться двумя показателями; возможностью создавать и производить супер-ЭВМ; качеством и количеством выпускаемых персональных ЭВМ.